土压平衡盾构机近距离侧穿初支暗挖隧道的施工结构的制作方法

本实用新型涉及一种土压平衡盾构机近距离侧穿初支暗挖隧道时的施工结构，该施工结构适用于地层构造复杂，临近建(构)筑物、隧道之间近、地面条件限制、对周边沉降控制较严格、施工工期紧等条件下的暗挖隧道和土压平衡盾构机同时施工的工程。

背景技术：

在我国地铁建设中，随着各个城市的经济快速发展，大力推进地铁建设，提升城市整体形象，为民解决交通最根本问题。土压平衡盾构法施工因其适应性广、对环境影响小、安全性高等特点而得到了广泛的应用。但是为了缩短工期，进行会几个工程同时进行，便会遇到土压平衡盾构与暗挖隧道同时施工的情况，有些区域两条施工线路还会出现交汇的路段，该路段的两条隧道间距较近，相互之间很容易受到影响。

特别是在采用矿山法进行暗挖施工时，围岩支护一般分为初期支护和二次衬砌，刚开挖之后立即进行的支护形式称之为，初期支护一般有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等形式，二次衬砌一般是混凝土或钢筋混凝土结构。一般是在隧道施工段的初期支护完成之后，才开始进行二次衬砌，这个阶段的隧道壁强度并不高，在盾构机进洞过程中近距离侧穿暗挖初支隧道时存在较大安全风险，很容易因为暗挖隧道的加固未达到要求，还有其它复杂地质条件，导致暗挖隧道受力不均，引起初支暗挖隧道变形、盾构隧道位移甚至地面下陷等重大安全风险。

除此之外，在盾构施工的端头也会因为复杂地质条件或土质问题引起端头加固质量难以保障，受力不均，也会引起初支暗挖隧道变形、盾构隧道位移甚至地面下陷等重大安全风险。一般对于盾构端头加固的传统方法为旋喷桩加固，但是采用旋喷桩成桩效果较差，存在半桩、夹沙、断桩等缺陷，特别是在盾构隧道与初支暗挖隧道相隔很近时，旋喷桩的施工更加困难，目前国内还没有成熟的施工工艺能够完全规避该风险。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种土压平衡盾构机近距离侧穿初支暗挖隧道时的施工结构，该施工结构可以确保盾构机近距离安全、快速侧穿初支暗挖隧道。

本实用新型提供的技术方案：所述一种土压平衡盾构机近距离侧穿初支暗挖隧道的施工结构，包括平行施工的盾构隧道和完成初期支护的暗挖隧道，其特征在于：在盾构隧道与暗挖隧道之间施工有多根隔断桩，多根隔断桩沿着盾构隧道与暗挖隧道之间间隙的中分线分布，且多根隔断桩的连线与盾构隧道和暗挖隧道平行；在暗挖隧道的施工面设有混凝土封闭面，在暗挖隧道内布设有多个收敛仪。

本实用新型较优的技术方案：在暗挖隧道与多根隔断桩连线之间开设有多个测斜孔，所述测斜孔的深度大于隔断桩深度5-10m。并在每个测斜孔中埋设有测斜管。

本实用新型较优的技术方案：在每根隔断桩的桩口布设有地面监测点。

本实用新型较优的技术方案：所述多个隔断桩采用跳钻的方式施工而成，每根隔断桩钻孔后浇筑混凝土后形成桩体，所述跳钻即为间隔钻孔。

本实用新型较优的技术方案：所述多个隔断桩桩底深度在暗挖隧道和盾构隧道底面6m以下。

所述测斜孔在暗挖隧道与盾构隧道之间沿隧道轴线方向布设，按规范要求土体孔深大于隔断桩深5～10m，主要是为了监测盾构隧道与暗挖隧道之间土体变化情况。所述收敛仪为现有的，等距分布在暗挖隧道内，收敛仪一般为线状，一端固定在隧道的一侧另一端固定在隧道的另一侧，主要是为监测暗挖隧道是否变形，监测频率根据实时掘进进度进行加密观测。地表沉降孔主要是为了监测地表沉降的，地表沉降监测按设计要求在地质条件突变及建筑物密集处设一断面，盾构始发、吊出段100m范围内适当加密。在盾构隧道与暗挖隧道相交会时，加强暗挖隧道洞内监测，监测数据及时反馈至盾构施工；综合数据分析指导盾构和暗挖施工，动态调整参数，降低施工风险，确保施工安全。

为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，同步注浆量取环形间隙理论体积的1.3～1.8倍，泵送出口处的压力一般控制在0.3MPa左右，实际施工压力还应视地面沉降进行调节和控制。

本实用新型的有益效果：

1本实用新型隔断桩在盾构和暗挖施工过程中，对暗挖隧道和盾构隧道同时起到保护和隔离作用，能有效的保护相应的既有隧道，有效控制地表和周边建(构)筑物的沉降；

2隔断桩施工工艺能有效的降低暗挖、盾构风险，避免了暗挖坍塌、隧道变形和盾构隧道位移的风险；

3本实用新在暗挖隧道中布设有收敛仪，并在隔断桩施工过程中提前布设监测点和采取相应监测措施，将数据收集、处理、分析和信息反馈应用于施工，利用监控量测手段，跟踪分析土体变位走势，动态调整施工参数，指导现场施工，确保施工安全、快速、有效。

附图说明

图1本实用新型的平面结构示意图；

图2本实用新型的纵向剖面图。

图中：1—混凝土封闭面，2—暗挖隧道，3—收敛仪，4—隔断桩，5—盾构隧道，6—地面监测点，7—测斜孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。如图1和图2所示的一种土压平衡盾构机近距离侧穿初支暗挖隧道的施工结构，包括平行施工的盾构隧道5和完成初期支护的暗挖隧道2，其特征在于：在盾构隧道5与暗挖隧道2之间施工有多根隔断桩4，所述多个隔断桩4桩底深度在暗挖隧道2和盾构隧道5底面6m以下，隔断桩的间隔一般为1.2m，多根隔断桩4沿着盾构隧道5与暗挖隧道2之间间隙的中分线分布，且多根隔断桩4的连线与盾构隧道5和暗挖隧道2平行；在暗挖隧道2的施工面设有喷射混凝土封闭面1(即暗挖隧道掌子面)，在暗挖隧道2内布设有多个收敛仪3，主要是监测暗挖隧道2的是否发生变形或位移。在暗挖隧道2与多根隔断桩4连线之间开设有多个测斜孔7，并在每个测斜孔7中埋设有测斜管。主要是为了监测主要是为了监测盾构隧道与暗挖隧道之间土体变化情况。在每根隔断桩4的桩口布设有地面监测点6，主要是为了监测地面沉降。

本实用新型所述多个隔断桩4采用跳钻的方式施工而成，每根隔断桩4钻孔后浇筑混凝土后形成桩体。如特殊情况不能跳钻，要求其相邻桩灌注混凝土达到设计强度的75％后方可进行。在中心距离5m以内的任何桩的混凝土灌注24小时后，方可开始新桩的钻孔施工。

本实用新型在具体施工时，为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，同步注浆量取环形间隙理论体积的1.3～1.8倍，泵送出口处的压力一般控制在0.3MPa左右，实际施工压力还应视地面沉降进行调节和控制。

本实用新型的施工方法，具体以郑州轨道交通1号线二期土建施工03标出入场线区间为矿山法隧道区段为实施例，该区段长331.221m。雪松路站～西流湖站区间前100环首先穿越端头井加固区域。出入场线暗挖隧道与雪～西区间右线近接区段(71.425m)的水平净距为2.73m～4.00m，近接区段暗挖隧道隧道埋深9.79～9.31m，对应的右线盾构隧道埋深为9.97～11.31m。标段靠近西流湖，水位较高，流动性强，受大气降水影响明显。盾构隧道和暗挖隧道均主要穿越粘土层，地下水类型为孔隙潜水。地面为重型车辆行走区域，盾构近距离侧穿风险很大。在盾构始发端该地层端头加固前进行旋喷桩试桩试验显示成桩效果很差，存在半桩、夹沙、断桩等缺陷，传统旋喷桩加固工艺下的端头加固效果难以保证。采取本实用新型的施工结构进行施工，具体如下：

(1)进行施工图纸交底，现场放样确定两隧道边线，两隧道之间增设一排Φ800@1200mm钢筋混凝土隔断桩，桩长从地面至隧道底6m，共长22米。混凝土满足以下条件：C35混凝土，3天强度达到60％，无侧限抗压强度不小于1.1MPa。根据本工程的地质特点，钻孔灌注桩采用旋挖式钻机钻孔，泥浆护壁，泥浆和石碴采用运输车辆运弃，吊车起吊安装钢筋笼，采用导管灌注水下混凝土；钻孔桩钻孔顺序采用跳钻方法，如特殊情况不能跳钻，要求其相邻桩灌注混凝土达到设计强度的75％后方可进行，施工钻孔桩采用每施工一根桩，间隔2根桩再施工下一根桩的跳钻法施工；

(2)暗挖隧道与盾构隧道相交会段进行洞内加固，范围为20m，里程为RDK0+174～RDK0+194，上台阶架设横向、竖向支撑，横撑间距按1m/道架设；盾构侧穿期间停止开挖，喷射混凝土封闭掌子面；已开挖部位及时封闭成环，上台阶施作锁脚锚杆控制好角度，与拱架呈45°夹角向下打设；

(3)盾构隧道近距离侧穿暗挖隧道分析此段最近距离为2.73m～4.00左右，根据设计要求在盾构隧道与暗挖隧道之间施做隔断桩，盾构隧道之间沿隧道轴线方向布设3个测斜孔，孔深均为26m，按规范要求土体孔深大于围护体深5～10m，计算时假定管底为不动点。暗挖隧道内收敛断面布设间距为3.5m，监测频率根据实时掘进进度进行加密观测。暗挖隧道收敛每断面共布设四点两条测线。地表沉降监测按设计要求在地质条件突变及建筑物密集处设一断面；盾构始发、吊出段100m范围内，每20m设一段面；其余地段每30m设一断面；监测断面点数不少于11个；

(4)盾构机在侧穿暗挖施工段时，推力控制在9000-15000KN以内、推进速度控制在30-50mm/min，刀盘转速控制在0.8～1.0r/min土仓压力控制在上部0.3～0.5bar、刀盘扭矩控制在2500-2800KN.m、出土量控制在47方以内。为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，同步注浆量取环形间隙理论体积的1.3～1.8倍，泵送出口处的压力一般控制在0.3MPa左右，实际施工压力还应视地面沉降进行调节和控制，同步注浆浆液凝固时间为6小时左右，在浆液中添加速凝剂2.5kg/m³；

(5)在过加油站时应适当放慢盾构的掘进速度，以尽量减少对土体的扰动。穿越过程中，盾构机的姿态变化不宜过大或过频，并且严格控制中线平面位置偏差、盾构切口与盾尾平面以及高程偏差均不超过±50mm。一旦出现盾构偏移轴线过大或地面变形偏大，应逐步纠正，并及时调整推进速度。姿态控制：水平0～20mm垂直-20～0mm，如果超出范围后操作手必须及时跟技术主任汇报，在得到新的掘进指令后再进行掘进。